MCGS牛奶灌装.docx
- 文档编号:10515431
- 上传时间:2023-05-26
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:181.43KB
MCGS牛奶灌装.docx
《MCGS牛奶灌装.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MCGS牛奶灌装.docx(25页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
MCGS牛奶灌装
国家职业资格全省统一鉴定
维修电工技师
(国家职业资格二级)
文章题目:
MCGS牛奶灌装
姓名:
蔡斌
身份证号:
320411************
所在省市:
江苏省常州市
所在单位:
江苏省常州技师学院
摘要:
随着社会的发展,自动化生产已经在现在的生活中,占有很大的比例,它不仅可以节约人工,还可以做到精确定位,完成所需要的高精度工作。
在灌装液体行业中,自动化生产是一种值得提倡和使用的方式,可以做到无人工污染,保持饮料的原汁原味,同时,效率高,可以使企业达到快速生产的目的,是现代生产企业中的主要发展方向。
本文使用MCGS控制PLC达到自动化生产和监视的目的,使精度和速度有保证。
本设计采用MCGS6.2通用版本和三菱FX1S系列PLC控制多电动机工作,对自动化生产线的喷头、传送带进行操作。
关键词:
PLCMCGS自动化生产灌装
目录
摘要
第一章概述………………………………………………
(1)
1.1牛奶灌装简介……………………………………
(1)
1.2牛奶灌装工艺要求………………………………
(1)
第二章方案总体设计……………………………………(4)
2.1控制方案设计……………………………………(4)
2.2传送带电气控制设计……………………………(5)
第三章硬件系统配置……………………………………(6)
3.1PLC介绍………………………………………(6)
3.2其他硬件配置……………………………………(6)
3.3I/O分配表………………………………………(9)
3.4PLC接线图………………………………………(10)
第四章软件系统设置……………………………………(11)
4.1MCGS组态软件介绍………………………………(11)
4.2总体流程图设计…………………………………(13)
4.3MCGS组态设计图…………………………………(14)
4.4MCGS参数设置及程序……………………………(15)
4.5PLC程序…………………………………………(21)
第五章系统维护与常见故障分析………………………(22)
第六章小结………………………………………………(24)
谢辞………………………………………………………(25)
参考文献…………………………………………………(26)
第一章概述
1.1牛奶灌装简介
随着现代科学技术的发展,人民生活水品的提高,人们的消费习惯也随之相应的变化,同时对消费品的包装提出了更高的要求,而液态产品的包装在包装行业中占有很大的比例,这是由于液体包装涉及的行业广泛,如饮料方面的汽水、果汁、牛奶、矿泉水、啤酒等,要满足日益增长的液体产品的需要,就应大力发展液体产品的包装机械。
1.2牛奶灌装工艺要求
传统的市场产品,如鲜奶加工厂不仅生产和灌装牛奶混合饮料、酸奶饮料及添加果料和香精的乳清饮料,同时还生产咖啡牛奶和其他咖啡饮料。
在纯粹只生产果汁或软饮料的传统饮料制造业,几年前也开始在所有产品领域流行这类混合配套。
对于鲜奶加工厂来说,牛奶和以牛奶为主料的饮料当然是最主要的产品,如酸奶、牛奶混合饮料、乳清饮料、含益生菌的奶产品和酸化奶饮料、咖啡饮料。
另外,还有普通牛奶,如巴氏杀菌奶、ESL奶或UHT高温消毒奶。
一、鲜奶、ESL奶、UHT奶的特殊杀菌要求
在鲜奶加工业中,生产工艺流程从收集鲜奶开始,鲜奶收集之后立即冷藏并储存在生乳罐中。
通过低温加热或巴氏杀菌完成第一次加热,可将加工期限或保鲜期延长到2天~10天。
在巴氏杀菌的同时,还能在离心机中脱脂,使乳脂含量标准化,达到既定等级,如有必要还可进行均匀化处理。
这种经过“普通”巴氏杀菌的鲜奶在市场上始终具有很高的价值,通常灌装在玻璃瓶或纸盒中,保质期十天。
ESL30(extendedshelflife)牛奶在市场上同样具有高价值,它与鲜奶一样也必须采取冷链运输,但保质期较长,从22天~30天不等。
所采用的巴氏杀菌过程技术基本一样,但在72℃~74℃的低温巴氏杀菌处理之后,还必须经过第二道127℃高温巴氏杀菌。
略微不同的是,采取第三种高温巴氏杀菌生产的UHT(UltraHighTemperature)牛奶。
其处理方式在几秒钟之内以138℃~142℃的高温进行灭菌,其技术要求较高。
例如,需要无菌储罐和防蒸汽蒸发装置,以保证设备完全不受二次污染。
这个过程必须全程监测,以便一旦发生故障能及时反应。
UHT牛奶的保质期约为6个月。
二、特殊瞬时加热完成每项任务
完美的瞬时加热程序组适用于各种产品和各项任务。
使用管式换热器的VarioFlash瞬时加热装置可处理黏度高和含纤维的饮料。
其他则可使用板式换热器。
瞬时加热装置以可靠的换热器和保温段加热原理为基础。
在设备中,未被加热的产品在第一个区域由加热过流出来的产品加温。
在第二个区域,热水流水温经过精确调整并将产品加热到所需温度。
在这种间接加热方式中,交换器表面的温度略高于其中产品温度。
之后,产品在设定好的时间内保持在巴氏杀菌温度,最后由未加温的产品降温。
以此方式,所用过的热能几乎可以全部再次利用。
在鲜奶加工厂的实际应用中,必须保持一定的加热温度并严格遵守极为紧凑的放置时间。
缓冲罐能恒定容纳产品的数量,并持续或间断地将产品送往灌装机。
缓冲罐的液位高度则由可靠的压差测量仪长期监测。
在生产间歇时间较长时,可以确保维持必须的加热温度。
当瞬时加热装置的效率降低,而缓冲罐仍达到它的最大限度时,控制系统即可作出反应。
设备中的产品在缓冲罐里由水流推出,所有步骤均采用自动化并有安全保证。
之后,水在瞬时加热装置里不断循环。
再次启动时,瞬时加热装置会自动配合灌装效率。
这些系统都采用了一定程度的能源回收设计,运作时根据换热器表面积,板式换热器能达到94%,管式换热器则为85%。
整个流程均可在操作面板上看到,阀门状态或底板位置可调出察看。
在产品更换时,只需输入少量信息,即可使定义好的流程参数与新的给定条件相配合。
任何更改,只准由拥有执行许可权的操作员进入相应程序等级。
全部设备都由高品质的部件组成,具有CIP功能并按照卫生设计规则安装。
三、CIP设备必不可少
CIP设备在鲜奶产业中必不可少。
没有一家鲜奶加工厂不需要它。
设备的全部回收水容器都由高品质的铬镍不锈钢构成。
隔离装有热清洁介质的容器是以不锈钢覆盖。
标准设备拥有1个~4个容器,储罐的数量越多,设备的灵活性就越大。
热水、碱液、酸和回收水等不同的清洁介质,都存放在CIP设备里。
从有两个储罐的设备开始,就可以采用回收水清洁。
设备精确的测量技术能确保介质完全分开,明显减轻了废水处理负担。
通常,灌装机通过面板与CIP设备连接。
这里可以采用曲管来选择连接产品或是清洗设备。
传感器监测曲管位置是否正确,如果位置错误,设备则保持关闭状态。
同样,也可用双座阀连接。
产品和清洁路径转换全部自动化,清洁时间可自由选择。
所有无菌饮料灌装所需特殊系统的功能均可由CIP设备提供。
它们符合饮料无菌灌装的高标准要求。
这些设备均以较高温度清洁,并将全部加热设备加热到125℃左右。
压力平衡容器则监控系统中不可避免的过压现象。
四、混合更多配料
除了加工纯牛奶外,还需要为调味奶或牛奶混合饮料加入更多配料。
为了避免以水稀释牛奶,因此不能采用液态奶,而必须采用固态奶粉。
在此过程中必须使用批次加工处理方式而非连续加工方式。
通常,混合过程在第一次巴氏杀菌和第二次加热之间完成。
采用添加奶粉的适当方法是,将结晶糖或粉末香精通过漏斗或多罐系统中的真空混合罐混入牛奶,即可采用人工成袋添加方式,也可通过全自动称量完成。
生产果料乳清饮料或牛奶混合饮料时,还可能需要添加浓缩果汁、乳清粉、果料、浓缩香精、维生素等配料。
由于使用粉末配料的同时必须在产品中加氧,所以配料之后必须有脱氧步骤。
否则,牛奶难以加热且会很快在加热设备上成膜。
第二章方案总体设计
2.1控制方案设计
工作流程及原理如下:
首先,人工将牛奶瓶放置在自动化生产线上,启动机器,第一个传感器检测到有瓶子在传送带上,给PLC一个信号,带动传送带的电动机工作,传送带将瓶子往前移,移至第二个光电传感器时,灯亮,控制传送带的电动机停止工作,PLC传输信号给气缸上的电磁阀,电磁阀开通,电动机正转,下压喷口到瓶口内,行程开关打向另一侧,传输信号给PLC,PLC传输信号给喷口上的电磁阀,电磁阀开通,喷口注奶。
灌装至5秒后,此时,传输信号给PLC,PLC关断电磁阀,喷口停止灌奶。
下压电磁阀传输信号给PLC,喷口上抬置顶,行程开关复位。
而后PLC控制主电机带动传送。
到达第3个传感器时,计数器开始计数,这个计数,可以知道总共装了多少瓶。
如图2-1。
2-1行程图
2.2传送带电气控制设计
传送带主电路为简单的正反转控制电路(如图2-2),传送带的要求的速度为匀速。
如果速度过快,则水瓶在急停时容易出现瓶身跌倒,致使液体外泄。
传送带过慢同样不可取,因为过慢影响工作效率,将对工厂的产量产生影响。
图2-2主电机电路接线图
第三章硬件设计
3.1PLC的选择
本自动化生产线共有个输入以及各输出,结合实际需求与成本控制故采用三菱FX1S-30MR型PLC(如图)。
该款PLC价格适中,性能稳定,适用于本设计。
FX1S-30MR
(1)内置2K容量的EEPROM存储器,无需电池,免维护。
(2)CPU运算处理速度0.05~0.7μS/基本指令。
3.2其他配件设置
一、电磁阀
国内外的电磁阀从原理上分为三大类(即:
直动式、分步直动式、先导式),而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类(直动膜片结构、分步膜片结构、先导式膜片结构、直动活塞结构、分步活塞结构、先导活塞结构)。
本设计主要采用的是直动式电磁阀。
直动式电磁阀
原理:
通电时,电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开;断电时,电磁力消失,弹簧力把关闭件压在阀座上,阀门关闭。
特点:
在真空、负压、零压时能正常工作,但一般通径不超过25mm。
二、微型电动机
体积、容量较小,输出功率一般在数百瓦以下的电机和用途、性能及环境条件要求特殊的电机。
全称微型特种电机,简称微电机。
常用于控制系统中,实现机电信号或能量的检测、解算、放大、执行或转换等功能,或用于传动机械负载,也可作为设备的交、直流电源。
微特电机门类繁多,大体可分为直流电动机、交流电动机、自态角电机、步进电动机、旋转变压器、轴角编码器、交直流两用电动机、测速发电机、感应同步器、直线电机、压电电动机、电机机组、其他特种电机等13大类。
微特电机在结构上大体可分为3类:
①电磁式。
基本组成与普通电机相似,包括定子、转子、电枢绕组、电刷等部件,但结构格外紧凑。
②组合式。
常见的有两种:
上述各种微电机的组合;微电机与电子线路的组合。
例如直流电动机与传感器的组合,X方向与Y方向直线电动机的组合等。
③非电磁式。
外形结构与电磁式一样,如旋转类产品作成圆柱形,直线类产品作成方形,但内部结构因其工作原理不同而差别很大。
三、光电传感器
本设计采用的是欧姆龙的光电传感器(光电开关),E3JK-5M3,直流正负12~240V,交流24~240V。
该光电传感器的特点:
(1)检测距离长
如果在对射型中保留10m以上的检测距离等,便能实现其他检测手段(磁性、超声波等)无法离检测。
(2)对检测物体的限制少
由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理,所以不象接近传感器等将检测物体限定在金属,它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。
(3)响应时间短
光本身为高速,并且传感器的电路都由电子零件构成,所以不包含机械性工作时间,响应时间非常短。
(4)分辨率高
能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点,或通过构成特殊的受光光学系统,来实现高分辨率。
也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。
(5)可实现非接触的检测
可以无须机械性地接触检测物体实现检测,因此不会对检测物体和传感器造成损伤。
因此,传感器能长期使用。
(6)可实现颜色判别
通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合而有所差异。
利用这种性质,可对检测物体的颜色进行检测。
(7)便于调整
在投射可视光的类型中,投光光束是眼睛可见的,便于对检测物体的位置进行调整。
硬件清单
名称
型号
数量
备注
PLC
FX1S-30MR
1
灯
1
电磁阀
BS12C
1
直动式
微型电动机
TY8330
2
三相AC380V50Hz
光电传感器
E3JK-5M3
3
可视光束对射式
行程开关
2
3.3I/O分配表设计
根据控制要求所得的PLC输入输出情况,经过合理的选择与分配得出最佳的I/O分配
输入
输出
输入继电器
元件
作用
输出继电器
元件
作用
X1SB1启动按钮
Y0KM1传送带电机
X2SB2停止按钮
Y1YV1喷口电磁阀
X3SQ1喷头上限位
Y2HL灯
X4SQ2喷头下限位
Y3KM2喷头上压接触器
X5SQ3光电开关
Y4KM3喷头下压接触器
X6SQ4光电开关
X7SQ5光电开关
I/O分配表
3.4PLC接线图
根据控制要求所得的PLC输入输出情况,经过合理的选择与分配得出PLC接线图。
第四章软件系统设置
4.1MCGS软件介绍
MCGS全中文工业自动化控制组态软件(以下简称MCGS工控组态软件或MCGS)为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。
MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件,可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统,集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身,并支持国内外众多数据采集与输出设备,广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。
一、什么是MCGS
MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem,通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行,通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案,它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点,比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性,在自动化领域有着更广泛的应用。
二、MCGS系统的构成和组成部分的功能
MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分。
用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行,组态环境相当于一套完整的工具软件,它帮助用户设计和构造自己的应用系统。
用户组态生成的结果是一个数据库文件,称为组态结果数据库。
运行环境是一个独立的运行系统,它按照组态结果数据库中用户指定的方式进行各种处理,完成用户组态设计的目标和功能。
运行环境本身没有任何意义,必须与组态结果数据库一起作为一个整体,才能构成用户应用系统。
一旦组态工作完成,运行环境和组态结果数据库就可以离开组态环境而独立运行在监控计算机上。
组态结果数据库完成了MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡,它们之间的关系如图4-1所示。
图4-1MCGS系统从组态环境向运行环境的过渡
由MCGS生成的用户应用系统,其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成,如图4-2所示。
图4-2MCGS系统流程
4.2总体流程设计图
4.3MCGS组态设计图
4.4MCGS设置参数及程序
(1)瓶子:
水平移动设置表达式:
pz水平移动连接:
最大偏移量:
100表达式的值:
100
(2)奶瓶:
水平移动设置表达式:
pz水平移动连接:
最大偏移量:
100表达式的值:
100
大小变化设置表达式:
niunai大小变化连接:
最大偏移量:
100表达式的值:
100变化方向:
↑变化方式:
缩放可见度设置表达式:
zheng
(3)灯:
可见度设置表达式:
deng
(4)管道:
流动属性设置表达式:
s2andpz=140
(5)针:
大小变化设置表达式:
zheng大小变化连接:
最大变化百分比:
100表达式的值:
100变化方向:
↓变化方式:
缩放
(6)针头:
垂直移动设置表达式:
zhengtou垂直移动连接:
最小移动偏移量:
100表达式的值:
100
(7)计数:
显示输出设置表达式:
jishu输出值类型:
数值量输出输出格式:
向中对齐
(8)启动按钮:
数据对象值操作按1松0表达式:
qidong
(9)停止按钮:
数据对象值操作按1松0表达式:
tingzhi
(10)实时数据库设置:
类型:
开关型dengqidongss1s2s3tingzhi
类型:
数值型jishuniunaipzzhengzhengtou
(11)脚本程序设计
启动脚本:
pz=0
zheng=100;针在原位
zhengtou=0
niunai=-10;初始液位不可见
循环脚本:
ifqidong=1andq=0then;当启动按钮按时,启动标志为0
s=1
deng=1;灯亮
q=1
endif
ifs=1andniunai<100andq=1andpz<140then;当牛奶液位不满,瓶子不在针头下
pz=pz+20;瓶子移动
endif
ifpz=140ands=1andniunai<100andq=1then;当瓶子到达针头下
pz=140
s=0
s1=1
endif
ifs1=1andq=1then
zheng=zheng+20;针伸出
zhengtou=zhengtou+8;针头伸出
endif
ifzheng=>240ands1=1andq=1then
zheng=240
zhengtou=64
s=0
s1=0
s2=1
endif
ifs2=1andpz=140andq=1then
niunai=niunai+10;开始灌奶
endif
ifniunai=>100ands2=1andq=1then
niunai=100
zheng=zheng-20;针缩回
zhengtou=zhengtou-8;针头缩回
endif
ifniunai=>100ands2=1andzheng=<100andq=1then
s2=0
s=1
endif
ifs=1andniunai>=100andq=1then
pz=pz+20;瓶子右移
endif
ifpz=>280ands=1andq=1then
zheng=zheng-20
zhengtou=zhengtou-8
jishu=jishu+1;计数
pz=0
niunai=-10
s2=0
endif
iftingzhi=1then;停止按钮
qidong=0
s=0
deng=0
s3=1
q=0
endif
4.5PLC程序
由于MCGS的特色,可以不使用PLC程序单独运行,但是考虑到一些特殊需要,特意设置了此PLC程序,可以实现动作。
第五章系统维护与常见故障分析
一、自动化生产线的保养
自动化生产线是企业的中枢,也是整个企业中最为重要的组成部分。
在日常维护中,除了必要的检修外,对自动化生产线进行日常保养也很重要。
润滑油的添加对于机组的正常运行也是非常重要的,在机组运行后必须对自动化生产线的关键部位涂抹相对应的润滑油,并对其污浊处加以清理和擦拭,这样才能使整条自动化生产线的使用寿命和准确率得到保障。
自动化生产线的保养关键问题是对传送带的擦拭确保干净。
如果,传送带有油渍或者水渍,这将造成传送带和其传送的物料打滑,致使灌装不准确或者错误灌装。
所以,确保传送带的清洁没有油渍是每日的保养例行工作。
对于水箱的清理也是每周必须的工作,因为常年的灌装,水箱底部会有部分的沉淀物。
这些沉淀物的存在会导致水箱的容量下降,导致一次性加满后灌装数量减少,更严重的就是造成喷口的堵塞,致使自动化生产线瘫痪。
所以,定期对水箱进行清洁,也是必做的一份保养工作。
二、自动化生产线常见故障分析
常见故障的原因及处理方法:
1.输送带的打滑及解决办法输送带在运行中,打滑的原因是多方面的,常见的原因及解决办法有:
(1)初张力太小。
输送带离开滚筒处的张力不够造成输送带打滑。
这种情况一般发生在启动时,解决的办法是调整拉紧装置,加大初张力。
(2)传动滚筒与输送带之间的摩擦力不够造成打滑。
其不要原因多半是输送带上有水或环境潮湿。
解决办法是在滚筒上加些松香末。
但要注意不要用手投加,而应用鼓风设备吹入,以免发生人身事故。
(3)尾部滚筒轴承损坏不转或上下托辊轴承损坏不转的太多。
造成损坏的原因是机尾浮尘太多,没有及时检修和更换已经损坏或转动不灵活的部件,使阻力增大造成打滑。
(4)启动速度太快也能形成打滑。
此时可慢速启动。
如使用鼠笼电机,可点动两次后再启动,也能有效克服打滑现象。
(5)输送带的负荷过大,超过电机能力也会打滑。
此时打滑有利的一面是对电机起到了保护作用。
否则时间长了电机将被烧毁。
但对于运行来说则是打滑事故。
克服输送带打滑现象,首先要找到打滑原因,方可采取有效解决措施。
2.输送带的跑偏及其处理
带式输送机运行时输送带跑偏是最常见的故障之一。
跑偏的原因有多种,其主要原因是安装精度低和日常的维护保养差。
安装过程中,头尾滚筒、中间托辊之间尽量在同一中心线上,并且相互平行,以确保输送带不偏或少偏。
另外,带子接头要正确,两侧周长应相同。
在使用过程中,如果出现跑偏,则要作以下检查以确定原因,进行调整。
输送带跑偏时常检查的部位和处理方法有:
(1)检查托辊横向中心线与带式输送机纵向中心线的不重合度。
如果不重合度值超过3mm,则应利用托辊组两侧的长形安装孔对其进行调整。
具体方法是输送带偏向哪一侧,托辊组的哪一侧向输送带前进的方向前移,或另外一侧后移。
(2)检查头、尾机架安装轴承座的两个平面的偏差值。
若两平面的偏差大于1mm,则应对两平面调整在同一平面内。
头部滚筒的调整方法是:
若输送带向滚筒的右侧跑偏,则滚筒右侧的轴承座应当向前移动或左侧轴承座后移;若输送带向滚筒的左侧跑偏,则滚筒左侧的轴承座应当向前移动或右侧轴承座后移。
尾部滚筒的调整方法与头部滚筒刚好相反。
(3)检查物料在输送带上的位置。
物料在输送带横断面上不居中,将导致输送带跑偏。
如果物料偏到右侧,则皮带向左侧跑偏,反之亦然。
在使用时应尽可能的让物料居中。
为减少或避免此类输送带跑偏可增加挡料板,改变物料的方向和位置。
第六章小结
经过一段时间的努力,在同学和老师的帮助下,完成了这篇论文,通过写论文的过程,发现自己有许多的不足,在收集资料的过程中,也学习到了许多上课学不到的东西,让我受益匪浅。
PLC
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MCGS 牛奶 灌装